JPH0661177A - Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof

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JPH0661177A
JPH0661177A JP12515792A JP12515792A JPH0661177A JP H0661177 A JPH0661177 A JP H0661177A JP 12515792 A JP12515792 A JP 12515792A JP 12515792 A JP12515792 A JP 12515792A JP H0661177 A JPH0661177 A JP H0661177A
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metal film
semiconductor
integrated circuit
circuit device
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正恭 鈴樹
Toshifumi Takeda
敏文 竹田
Yasushi Oka
保志 岡
Yasuko Yoshida
安子 吉田
Akira Haruta
亮 春田
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Abstract

PURPOSE:To lessen a base metal film of a wiring which forms a semiconductor integrated circuit device and a semiconductor substrate in contact resistance between them. CONSTITUTION:A silicide layer 12 which is made of combined material composed of the component atoms of a base metal film 10a and a semiconductor substrate 1 and epitaxial to the semiconductor substrate 1 is provided to a contact surface between the base metal film 10a of a wiring 10 which forms a semiconductor integrated circuit device and a semiconductor layer 5 located on the semiconductor substrate 1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置お
よびその製造技術に関し、特に、半導体集積回路装置を
構成する配線と、半導体基板との接続技術に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and a manufacturing technique thereof, and more particularly to a connection technique between a wiring which constitutes the semiconductor integrated circuit device and a semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路装置の配線材料には、ア
ルミニウム(Al)またはその合金が使用されている。
Alは、抵抗率が低い、シリコン(Si)に形成された
+ 形またはn+ 形の半導体層との接触抵抗が低い、成
膜・加工が容易である等、半導体集積回路装置の配線材
料として用いるのに優れた性質を有するからである。
2. Description of the Related Art Aluminum (Al) or its alloy is used as a wiring material of a semiconductor integrated circuit device.
Al has a low resistivity, has a low contact resistance with a p + type or n + type semiconductor layer formed on silicon (Si), and is easy to form and process. This is because it has excellent properties for use as.

【0003】しかし、単層Al配線では、半導体集積回
路装置における配線や接続孔等の微細化に伴い、エレク
トロマイグレーション・ストレスマイグレーションに起
因する配線断線不良やAl配線側にSiが析出すること
に起因するAl配線と半導体基板との接触抵抗の増大
等、配線の信頼性上の問題が顕著となってきた。
However, in the case of a single-layer Al wiring, wiring disconnection defects due to electromigration / stress migration and Si deposition on the Al wiring side are caused by miniaturization of wiring and connection holes in a semiconductor integrated circuit device. The problem of the reliability of the wiring has become remarkable, such as an increase in contact resistance between the Al wiring and the semiconductor substrate.

【0004】そこで、近年は、Al配線の下層に、例え
ばチタンタングステン(TiW)、窒化チタン(Ti
N)、タングステン(W)またはモリブデン(Mo)等
からなる下地金属膜を設けることにより、配線断線不良
やSiの析出等を防ぎ、配線の信頼性を確保する傾向に
ある。
Therefore, in recent years, for example, titanium tungsten (TiW) and titanium nitride (Ti) are formed under the Al wiring.
N), tungsten (W), molybdenum (Mo), or the like provides a base metal film to prevent wiring disconnection defects, deposition of Si, and the like, and tends to secure the reliability of the wiring.

【0005】ところが、下地金属膜を、Si基板と直接
接触させると、接触抵抗、特に、pチャネルMOS・F
ET(以下、単にpMOSという)等のソース・ドレイ
ン領域を形成するp形半導体層に直接接触させた場合の
接触部における接触抵抗が高くなるという問題がある。
However, when the underlying metal film is brought into direct contact with the Si substrate, contact resistance, especially p-channel MOS.F
There is a problem that the contact resistance at the contact portion becomes high when the p-type semiconductor layer forming the source / drain regions such as ET (hereinafter simply referred to as pMOS) is directly contacted.

【0006】その解決方法として、接触面積を増大させ
ることが考えられるが、その場合、半導体集積回路装置
の微細化傾向に反する。また、p形半導体層の不純物濃
度を高めに設定することも考えられるが、その場合、短
チャネル効果等、pMOSの特性を劣化させる問題が生
じ、pMOSの微細化を阻害する。
A possible solution is to increase the contact area, but in this case, it is against the tendency of miniaturization of the semiconductor integrated circuit device. Further, it is conceivable to set the impurity concentration of the p-type semiconductor layer to be higher, but in that case, there arises a problem of degrading the characteristics of the pMOS such as a short channel effect, which hinders miniaturization of the pMOS.

【0007】そこで、そのような問題を招くことなく、
下地金属膜とp形半導体層との接触抵抗を低くする方法
として、下地金属膜と、p形半導体層との間に、例えば
プラチナシリサイド(PtSi)層等のような低抵抗の
シリサイド層を介在させる方法が提案されている。この
方法は、例えば次のようにする。
Therefore, without causing such a problem,
As a method of reducing the contact resistance between the underlying metal film and the p-type semiconductor layer, a low-resistance silicide layer such as a platinum silicide (PtSi) layer is interposed between the underlying metal film and the p-type semiconductor layer. The method of making it proposed is proposed. This method is as follows, for example.

【0008】まず、Si基板主面上の絶縁膜に、p形半
導体層の露出する接続孔を形成した後、Si基板上にP
t膜を堆積する。続いて、Si基板に対して熱処理を施
し、Pt膜とp形半導体層との接触部において、Ptと
Siとを反応させて、その接触部にPtSi層を形成し
た後、Pt膜を王水によって除去する。この時、接続孔
内のp形半導体層上にはPtSi層が残存する。その
後、Si基板上に、下地金属膜およびAl合金膜を順に
堆積した後、それらの積層膜をフォトリソグラフィ技術
によってパターンニングして二層構造の配線を形成す
る。
First, an opening for exposing a p-type semiconductor layer is formed in the insulating film on the main surface of the Si substrate, and then P is formed on the Si substrate.
Deposit a t-film. Then, heat treatment is applied to the Si substrate to cause Pt and Si to react with each other at a contact portion between the Pt film and the p-type semiconductor layer to form a PtSi layer at the contact portion, and then the Pt film is subjected to aqua regia. Remove by. At this time, the PtSi layer remains on the p-type semiconductor layer in the connection hole. After that, a base metal film and an Al alloy film are sequentially deposited on the Si substrate, and then the laminated film thereof is patterned by a photolithography technique to form a two-layer structure wiring.

【0009】なお、Al配線の下層に下地金属膜を設け
る従来技術については、例えば日刊工業新聞社、昭和6
2年9月29日発行、「CMOSデバイスハンドブッ
ク」P332〜P333に記載があり、Al配線の下層
にバリヤメタルを設ける必要性等について説明されてい
る。
The prior art of forming a base metal film under the Al wiring is described in, for example, Nikkan Kogyo Shimbun, Showa 6
It is described in "CMOS Device Handbook" P332 to P333, published on September 29, 2013, and explains the necessity of providing a barrier metal under the Al wiring.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、配線を構成
する下地金属膜と、半導体基板のp形半導体層との接触
部に、PtSi層等のような低抵抗のシリサイド層を設
ける上記従来の技術は、半導体集積回路装置の微細化に
反しないし、また、半導体層の不純物濃度を高くしなく
とも良いので、短チャネル効果等も発生せず、素子の微
細化を促進させることが可能であるが、Pt膜を堆積す
る工程やPt膜を除去する工程が必要となるので、半導
体集積回路装置の製造工程数が増大する上、その工程が
複雑となる問題があることを本発明者は見い出した。
By the way, a conventional low-resistance silicide layer such as a PtSi layer is provided at a contact portion between a base metal film forming a wiring and a p-type semiconductor layer of a semiconductor substrate. Does not conflict with the miniaturization of the semiconductor integrated circuit device, and since it is not necessary to increase the impurity concentration of the semiconductor layer, the short channel effect does not occur and the miniaturization of the element can be promoted. However, the present inventor has found that the steps of depositing the Pt film and the step of removing the Pt film are required, which increases the number of manufacturing steps of the semiconductor integrated circuit device and complicates the steps. It was

【0011】本発明は上記課題に着目してなされたもの
であり、その目的は、半導体集積回路装置の製造工程の
増大や複雑化を招くことなく、配線を構成する下地金属
膜と、半導体基板との接触抵抗を低くすることのできる
技術を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to prevent the increase and complexity of the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device, and to provide a base metal film forming a wiring and a semiconductor substrate. It is to provide a technology capable of lowering the contact resistance with.

【0012】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、明細書の記述および添付図面から明らかにな
るであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.

【0014】すなわち、請求項1記載の発明は、半導体
基板上の絶縁膜上に下地金属膜と導体膜とを下層から順
に積層してなる配線を設けるとともに、前記下地金属膜
と前記半導体基板との接触部に、下地金属膜および半導
体基板の各々の構成原子が化合されてなり、かつ、前記
半導体基板に対してエピタキシャルである化合物層を設
けた半導体集積回路装置構造とするものである。
That is, according to the first aspect of the invention, a wiring is formed by laminating a base metal film and a conductor film in order from the lower layer on an insulating film on a semiconductor substrate, and the base metal film and the semiconductor substrate are provided. In the semiconductor integrated circuit device structure, the underlying metal film and the constituent atoms of the semiconductor substrate are combined with each other in the contact portion, and a compound layer that is epitaxial with respect to the semiconductor substrate is provided.

【0015】請求項4記載の発明は、半導体基板上の絶
縁膜に半導体基板に達する接続孔を形成する工程と、前
記接続孔の形成された絶縁膜上に配線形成用の下地金属
膜を堆積する工程と、前記半導体基板に対してアニール
を施し、前記下地金属膜と前記半導体基板との接触部に
おいて、下地金属膜と半導体基板との各々の構成原子を
化合させ、半導体基板に対してエピタキシャルとなる化
合物層を形成し、前記下地金属膜と半導体基板とを電気
的に接続する工程とを有する半導体集積回路装置の製造
方法とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, a step of forming a connection hole reaching the semiconductor substrate in an insulating film on the semiconductor substrate, and a base metal film for forming a wiring is deposited on the insulating film in which the connection hole is formed. And the semiconductor substrate is annealed, and at the contact portion between the base metal film and the semiconductor substrate, the constituent atoms of the base metal film and the semiconductor substrate are combined to form an epitaxial film on the semiconductor substrate. And a step of electrically connecting the underlying metal film and the semiconductor substrate to each other.

【0016】[0016]

【作用】上記した請求項1記載の発明によれば、例えば
配線を構成する下地金属膜と、半導体基板の半導体層と
の仕事関数差を小さくすることができるので、配線とp
形半導体層との接触抵抗を低くすることが可能となる。
According to the invention described in claim 1, for example, since the work function difference between the base metal film forming the wiring and the semiconductor layer of the semiconductor substrate can be reduced, the wiring and the p
It is possible to lower the contact resistance with the shaped semiconductor layer.

【0017】このため、例えばpMOSのソース・ドレ
イン領域を構成するp形半導体層の不純物濃度を従来よ
りも低くすることができるので、pMOSの短チャネル
効果を抑制でき、pMOSの微細化を促進させることが
可能となる。
Therefore, for example, the impurity concentration of the p-type semiconductor layer forming the source / drain region of the pMOS can be made lower than before, so that the short channel effect of the pMOS can be suppressed and the miniaturization of the pMOS can be promoted. It becomes possible.

【0018】上記した請求項4記載の発明によれば、例
えば前記したPt膜を堆積する工程やPt膜を除去する
工程等が必要なくなるので、半導体集積回路装置の製造
工程数を低減できる上、その工程の簡略化が可能とな
る。
According to the invention described in claim 4, for example, the step of depositing the Pt film and the step of removing the Pt film are not required, so that the number of manufacturing steps of the semiconductor integrated circuit device can be reduced. The process can be simplified.

【0019】[0019]

【実施例1】図1は本発明の一実施例である半導体集積
回路装置の要部断面図、図2〜図4は図1の半導体集積
回路装置の製造工程中における要部断面図、図5は配線
−半導体基板間の接触抵抗とアニール温度との関係を示
すグラフ図である。
Embodiment 1 FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 4 are cross-sectional views of an essential part of a semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 5 is a graph showing the relationship between the contact resistance between the wiring and the semiconductor substrate and the annealing temperature.

【0020】本実施例1の半導体集積回路装置は、例え
ばCMOS(Complimentary MOS)回路によって構成され
ている。本実施例1の半導体集積回路装置のpMOS部
分を図1に示す。
The semiconductor integrated circuit device of the first embodiment is composed of, for example, a CMOS (Complimentary MOS) circuit. FIG. 1 shows the pMOS portion of the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment.

【0021】半導体基板1は、例えばn- 形Si単結晶
からなり、その主面上の非活性領域には、例えばSiO
2 からなるフィールド絶縁膜2が形成されている。な
お、フィールド絶縁膜2の下層には、チャネルストッパ
層3が形成されている。チャネルストッパ層3には、例
えばn形不純物であるリンが導入されている。
The semiconductor substrate 1 is made of, for example, an n --type Si single crystal, and a non-active region on its main surface is made of, for example, SiO 2.
A field insulating film 2 made of 2 is formed. A channel stopper layer 3 is formed below the field insulating film 2. Phosphorus, which is an n-type impurity, is introduced into the channel stopper layer 3.

【0022】半導体基板1の主面において、フィールド
絶縁膜2に囲まれた活性領域には、例えばpMOS4が
形成されている。すなわち、pMOS4は、その周囲
が、フィールド絶縁膜2によって規定されている。
On the main surface of the semiconductor substrate 1, for example, a pMOS 4 is formed in the active region surrounded by the field insulating film 2. That is, the periphery of the pMOS 4 is defined by the field insulating film 2.

【0023】pMOS4は、半導体基板1の上部に形成
された半導体層5,5と、半導体層5,5間の上方に形
成されたゲート絶縁膜6と、ゲート絶縁膜6上に形成さ
れたゲート電極7とを有している。
The pMOS 4 is composed of semiconductor layers 5 and 5 formed on the semiconductor substrate 1, a gate insulating film 6 formed between the semiconductor layers 5 and 5, and a gate formed on the gate insulating film 6. And an electrode 7.

【0024】半導体層5は、例えばp形不純物であるホ
ウ素等が導入されてなり、例えばp形半導体層5aとp
+ 形半導体層5bとから構成されている。すなわち、本
実施例1においては、pMOS4は、LDD(Lightly
Doped Drain)構造を有している。
The semiconductor layer 5 is formed by introducing, for example, boron which is a p-type impurity.
And + type semiconductor layer 5b. That is, in the first embodiment, the pMOS 4 is LDD (Lightly
Doped Drain) structure.

【0025】ゲート絶縁膜6は、例えばSiO2 からな
る。ゲート電極7は、例えば二層の導体膜7a,7bが
下層から順に積層されて構成されている。導体膜7a
は、例えばドープトポリシリコンからなる。また、導体
膜7bは、例えばタングステンシリサイド(WSi2)か
らなる。
The gate insulating film 6 is made of SiO 2 , for example. The gate electrode 7 is configured, for example, by stacking two layers of conductor films 7a and 7b in order from the lower layer. Conductor film 7a
Is made of doped polysilicon, for example. The conductor film 7b is made of, for example, tungsten silicide (WSi 2 ).

【0026】なお、ゲート電極7の側壁には、スペーサ
8が形成されている。スペーサ8は、上記LDD構造を
形成するための絶縁膜であり、例えばSiO2 からな
る。
A spacer 8 is formed on the side wall of the gate electrode 7. The spacer 8 is an insulating film for forming the LDD structure and is made of, for example, SiO 2 .

【0027】半導体基板1上には、層間絶縁膜9が堆積
されている。層間絶縁膜9は、例えばSiO2 からな
り、その上には、配線10が形成されている。
An interlayer insulating film 9 is deposited on the semiconductor substrate 1. The interlayer insulating film 9 is made of, for example, SiO 2 , and the wiring 10 is formed thereon.

【0028】配線10は、下地金属膜10aと、導体膜
10bとが下層から順に積層されてなり、その下地金属
膜10aの一部が層間絶縁膜9に穿孔された接続孔11
を通じて半導体層5と電気的に接続されている。
The wiring 10 is formed by laminating a base metal film 10a and a conductor film 10b in order from the lower layer, and a part of the base metal film 10a is formed in the interlayer insulating film 9 as a connection hole 11 which is formed in the connection hole 11.
Is electrically connected to the semiconductor layer 5 through.

【0029】そして、本実施例1においては、下地金属
膜10aと、半導体層5との接触部に、下地金属膜10
aと半導体層5との各々の構成原子が化合されてなり、
かつ、半導体基板1に対してエピタキシャルとなるシリ
サイド層(化合物層)12が形成されている。
In the first embodiment, the base metal film 10a is provided at the contact portion between the base metal film 10a and the semiconductor layer 5.
a and each of the constituent atoms of the semiconductor layer 5 are combined,
In addition, a silicide layer (compound layer) 12 that becomes epitaxial with respect to the semiconductor substrate 1 is formed.

【0030】すなわち、本実施例1の半導体集積回路装
置においては、下地金属膜10aと半導体層5との接触
部に、シリサイド層12を設けたことにより、下地金属
膜10aと半導体層5との仕事関数差を小さくすること
ができるので、下地金属膜10aと半導体層5との接触
抵抗を低くすることが可能な構造になっている。
That is, in the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment, since the silicide layer 12 is provided at the contact portion between the base metal film 10a and the semiconductor layer 5, the base metal film 10a and the semiconductor layer 5 are separated from each other. Since the work function difference can be reduced, the contact resistance between the underlying metal film 10a and the semiconductor layer 5 can be reduced.

【0031】下地金属膜10aは、例えば30atm%
程度のチタン(Ti)を含むTiWからなり、その厚さ
は、例えば150nm程度である。
The base metal film 10a is, for example, 30 atm%.
It is made of TiW containing titanium (Ti) to a degree, and its thickness is, for example, about 150 nm.

【0032】ただし、下地金属膜10aのTiの量は、
30atm%に限定されるものではなく種々変更可能で
あり、例えば15atm%以上、60atm%以下の範
囲が好ましい。これは、次のような発明者の研究結果に
よる。
However, the amount of Ti in the base metal film 10a is
The amount is not limited to 30 atm%, but can be variously changed, and for example, a range of 15 atm% or more and 60 atm% or less is preferable. This is based on the following research results of the inventor.

【0033】すなわち、例えば下地金属膜10aに含ま
れるTiの量を15atm%以下とした場合、下地金属
膜10aと半導体層5との接触部にはエピタキシャルな
シリサイド層が充分形成されず、下地金属膜10aと半
導体層5との接触抵抗も余り低くならなかった。
That is, for example, when the amount of Ti contained in the base metal film 10a is 15 atm% or less, the epitaxial silicide layer is not sufficiently formed at the contact portion between the base metal film 10a and the semiconductor layer 5, and the base metal film is not formed. The contact resistance between the film 10a and the semiconductor layer 5 was not so low.

【0034】一方、下地金属膜10aと半導体層5との
接触抵抗が充分低下した場合において、下地金属膜10
aを除去し、シリサイド層12をエックス線マイクロア
ナライザーで分析したところ、TiとWとのモル比は、
約6対4であった。
On the other hand, when the contact resistance between the underlying metal film 10a and the semiconductor layer 5 is sufficiently reduced, the underlying metal film 10
When a was removed and the silicide layer 12 was analyzed by an X-ray microanalyzer, the molar ratio of Ti and W was
It was about 6 to 4.

【0035】TiとWとの組成比は、同一のスパッタタ
ーゲットを用いてもスパッタリング装置の違い等により
若干異なるが、上記の分析結果から60atm%程度以
下のTiを含むTiWならばシリサイド層12を半導体
基板1に対してエピタキシャルとすることができると判
明した。
Although the composition ratio of Ti and W is slightly different even if the same sputtering target is used due to the difference in the sputtering apparatus and the like, from the above analysis result, if TiW containing Ti of about 60 atm% or less is used, the silicide layer 12 is formed. It has been found that the semiconductor substrate 1 can be made epitaxial.

【0036】ただし、下地金属膜10aは、TiWに限
定されるものではなく種々変更可能であり、例えばTa
W、TiTa等でも良い。
However, the underlying metal film 10a is not limited to TiW, but can be changed in various ways.
W, TiTa or the like may be used.

【0037】導体膜10bは、例えばAlまたはAl−
Si−銅(Cu)合金からなり、その厚さは、例えば4
00nm程度である。
The conductor film 10b is made of, for example, Al or Al-.
It is made of Si-copper (Cu) alloy and has a thickness of, for example, 4
It is about 00 nm.

【0038】シリサイド層12は、例えばTi、Wおよ
びSiの化合物からなり、その厚さは、例えば3nm程
度である。
The silicide layer 12 is made of, for example, a compound of Ti, W and Si, and its thickness is, for example, about 3 nm.

【0039】なお、図示はしないが、配線10および層
間絶縁膜9上には、表面保護膜が堆積されている。表面
保護膜は、例えばプラズマCVD法によって堆積された
SiO2 からなる絶縁膜と、同じくプラズマCVD法等
によって堆積された窒化ケイ素(Si3 4)からなる絶
縁膜とが下層から順に積層されて構成されている。
Although not shown, a surface protective film is deposited on the wiring 10 and the interlayer insulating film 9. The surface protection film is formed, for example, by stacking an insulating film made of SiO 2 deposited by a plasma CVD method and an insulating film made of silicon nitride (Si 3 N 4 ) also deposited by a plasma CVD method in order from the lower layer. It is configured.

【0040】次に、本実施例1の半導体集積回路装置の
製造方法を図2〜図5により説明する。なお、本実施例
1においては、説明を簡単にするため、nチャネルMO
Sの製造工程部分は説明を省略する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, for simplification of description, the n-channel MO
The description of the manufacturing process part of S is omitted.

【0041】まず、図2に示すように、例えばn- 形S
i単結晶からなる半導体基板1の主面における非活性領
域を選択的に酸化し、その領域にフィールド絶縁膜2を
形成する。この際、同時に、フィールド絶縁膜2の下層
にn形のチャネルストッパ層3を形成する。
First, as shown in FIG. 2, for example, the n - type S
The inactive region on the main surface of the semiconductor substrate 1 made of i single crystal is selectively oxidized to form the field insulating film 2 in that region. At this time, at the same time, the n-type channel stopper layer 3 is formed under the field insulating film 2.

【0042】続いて、半導体基板1の主面において、フ
ィールド絶縁膜2により周囲を規定された活性領域を酸
化し、その領域にゲート絶縁膜6を形成する。
Subsequently, on the main surface of the semiconductor substrate 1, the active region whose periphery is defined by the field insulating film 2 is oxidized, and the gate insulating film 6 is formed in that region.

【0043】その後、半導体基板1上にドープトポリシ
リコンからなる導体膜およびWSi2 からなる導体膜を
堆積した後、それらの導体膜をフォトリソグラフィ技術
によってパターンニングしてゲート電極7を形成する。
After that, a conductor film made of doped polysilicon and a conductor film made of WSi 2 are deposited on the semiconductor substrate 1, and then the conductor films are patterned by a photolithography technique to form a gate electrode 7.

【0044】次いで、ゲート電極7をマスクとして、半
導体基板1に、例えばp形不純物であるホウ素等を軽く
イオン打ち込みして、p形半導体層5aを形成する。
Next, using the gate electrode 7 as a mask, the semiconductor substrate 1 is lightly ion-implanted with, for example, p-type impurities such as boron, to form a p-type semiconductor layer 5a.

【0045】続いて、半導体基板1上に図示しない絶縁
膜を堆積した後、その絶縁膜をエッチバックして、ゲー
ト電極7の側壁にスペーサ8を形成する。
Then, after depositing an insulating film (not shown) on the semiconductor substrate 1, the insulating film is etched back to form spacers 8 on the sidewalls of the gate electrode 7.

【0046】その後、半導体基板1の全面に薄い酸化膜
を形成した後、ゲート電極7およびスペーサ8をマスク
として、半導体基板1に、例えばp形不純物であるホウ
素等をイオン打ち込みして、p+ 形半導体層5bを形成
する。このようにして、半導体基板1上にpMOS4を
形成する。
After that, a thin oxide film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1, and then the semiconductor substrate 1 is ion-implanted with, for example, p-type impurities such as boron by using the gate electrode 7 and the spacer 8 as a mask, and p + The shaped semiconductor layer 5b is formed. In this way, the pMOS 4 is formed on the semiconductor substrate 1.

【0047】次いで、図3に示すように、半導体基板1
上に、例えばSiO2 からなる層間絶縁膜9をCVD法
等によって堆積した後、フォトリソグラフィ技術によっ
て層間絶縁膜9に、半導体層5に達する接続孔11を穿
孔する。
Next, as shown in FIG. 3, the semiconductor substrate 1
After depositing an interlayer insulating film 9 made of, for example, SiO 2 by a CVD method or the like, a connection hole 11 reaching the semiconductor layer 5 is formed in the interlayer insulating film 9 by a photolithography technique.

【0048】続いて、半導体基板1上に、例えば下地金
属膜10a(図1参照)を形成するためのTiWからな
る金属膜10a1 をスパッタリング法等によって堆積す
る。
Subsequently, a metal film 10a 1 made of TiW for forming the base metal film 10a (see FIG. 1) is deposited on the semiconductor substrate 1 by a sputtering method or the like.

【0049】この時の金属膜10a1 のTiの量は、上
記した理由により、例えば30atm%程度である。ま
た、金属膜10a1 の厚さは、例えば150nm程度で
ある。
The amount of Ti in the metal film 10a 1 at this time is, for example, about 30 atm% for the above reason. The thickness of the metal film 10a 1 is, for example, about 150 nm.

【0050】その後、半導体基板1を通常の炉体(図示
せず)内に収容して、例えば窒素雰囲気で650℃のア
ニールを30分間施し、金属膜10a1 のTiWと、半
導体層5のSiとを化合させて、図4に示すように、金
属膜10a1 と半導体層5との接触部にシリサイド層1
2を形成する。
Thereafter, the semiconductor substrate 1 is housed in an ordinary furnace body (not shown), and annealed at 650 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere, for example, to form TiW of the metal film 10a 1 and Si of the semiconductor layer 5. And the silicide layer 1 is formed at the contact portion between the metal film 10a 1 and the semiconductor layer 5 as shown in FIG.
Form 2.

【0051】すなわち、本実施例1においては、下地金
属膜10aと半導体層5との接触部にPtSi膜を形成
する従来技術のようなPt膜を堆積する工程やPt膜を
除去する工程が不要となるので、半導体集積回路装置の
製造工程を低減できる上、その工程の簡略化が可能とな
る。
That is, in the first embodiment, the step of depositing the Pt film and the step of removing the Pt film as in the prior art for forming the PtSi film at the contact portion between the base metal film 10a and the semiconductor layer 5 are unnecessary. Therefore, the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device can be reduced and the process can be simplified.

【0052】また、アニールによって形成されたシリサ
イド層12は、半導体基板1に対してエピタキシャルで
あり、かつ、厚さ3nm程度の薄い層であった。このた
め、シリサイド層12を形成する際の化学反応等に伴う
体積変化による半導体基板1や半導体層5への応力が小
さくてすみ、その応力に起因する接合リークの増加等も
観測されず、pMOS4において良好な電気的特性が示
された。
The silicide layer 12 formed by annealing was epitaxial with respect to the semiconductor substrate 1 and was a thin layer having a thickness of about 3 nm. Therefore, the stress on the semiconductor substrate 1 and the semiconductor layer 5 due to the volume change accompanying the chemical reaction when forming the silicide layer 12 can be small, and an increase in junction leak due to the stress is not observed, and the pMOS 4 Showed good electrical characteristics.

【0053】さらに、アニールしたことにより、アニー
ルを行わなかった場合に比べて導体膜10b(図1参
照)の抵抗が低くなり、配線10の抵抗を低くすること
ができた。これは、アニールをしたことにより、金属膜
10a1 の表面に反応性の低いTiの酸化物等が偏析さ
れたため、この後、金属膜10a1 上に堆積するAlか
らなる導体膜10bと金属膜10a1 の反応が抑制され
た結果、Alからなる導体膜10b本来の導電率が確保
されたためと想定される。
Furthermore, by annealing, the resistance of the conductor film 10b (see FIG. 1) becomes lower and the resistance of the wiring 10 can be made lower than in the case where annealing is not performed. This is because the low-reactive Ti oxide or the like is segregated on the surface of the metal film 10a 1 due to the annealing, and thereafter, the conductor film 10b made of Al and the metal film 10a 1 deposited on the metal film 10a 1 are deposited. It is assumed that as a result of suppressing the reaction of 10a 1, the original conductivity of the conductor film 10b made of Al was secured.

【0054】ただし、アニール温度は、650℃に限定
されるものではなく種々変更可能であり、例えば550
℃〜750℃、理想的には、例えば600℃以上、70
0℃以下の範囲が好ましい。
However, the annealing temperature is not limited to 650 ° C. and can be changed in various ways, for example, 550 ° C.
℃ ~ 750 ℃, ideally 600 ℃ or more, 70
The range of 0 ° C. or lower is preferable.

【0055】下地金属膜10aおよび半導体層5の接触
部の接触抵抗と、アニール温度との関係を図5に示す。
図5に示すように、下地金属膜10aと半導体層5との
接触抵抗が大幅に低下するのは、ほぼ600℃以上であ
ることが判る。
FIG. 5 shows the relationship between the contact resistance of the contact portion between the underlying metal film 10a and the semiconductor layer 5 and the annealing temperature.
As shown in FIG. 5, it can be seen that the contact resistance between the underlying metal film 10a and the semiconductor layer 5 significantly decreases at approximately 600 ° C. or higher.

【0056】しかし、本発明者の研究によれば、アニー
ル温度を750℃以上とすると、シリサイド層12に直
径数十nm程度の不均一な結晶粒が観測された。この場
合の試料の断面を透過電子顕微鏡等によって観測した結
果、接続孔11の周辺のp+形半導体層5bに強い歪が
観測され、それが原因でp+ 半導体層5と半導体基板1
との接合部が破壊されることが判明した。
However, according to the research conducted by the present inventor, when the annealing temperature is set to 750 ° C. or higher, nonuniform crystal grains having a diameter of several tens nm are observed in the silicide layer 12. As a result of observing the cross section of the sample in this case with a transmission electron microscope or the like, strong strain is observed in the p + type semiconductor layer 5b around the connection hole 11, which causes the p + semiconductor layer 5 and the semiconductor substrate 1.
It was found that the joint with and was destroyed.

【0057】さらに、本発明者の研究によれば、アニー
ル温度が600℃の場合と700℃の場合との各々の試
料のシリサイド層を、各々のアニール処理後に下地金属
膜を除去して、光電子分光法等によって調査したとこ
ろ、そられの場合のシリサイド層は、上述のアニール温
度が650℃の場合の良好なシリサイド層12とほぼ同
一の表面状態となることが判明した。
Further, according to the research conducted by the present inventor, the silicide layer of each sample at the annealing temperature of 600 ° C. and 700 ° C. was removed, and the underlying metal film was removed after each annealing treatment. As a result of investigation by a spectroscopy method or the like, it was found that the silicide layer in that case has substantially the same surface state as that of the good silicide layer 12 when the annealing temperature is 650 ° C.

【0058】したがって、アニールの方法等によっても
変わると想定されるので、一概には規定できないが、少
なくともアニール温度が、例えば600℃〜700℃程
度の範囲であれば、半導体基板1に対してエピタキシャ
ルとなる良好なシリサイド層12が形成される。
Therefore, it is assumed that the temperature varies depending on the annealing method and the like, and therefore it cannot be specified unconditionally, but if the annealing temperature is at least in the range of, for example, about 600 ° C. to 700 ° C., it is epitaxial with respect to the semiconductor substrate 1. As a result, a good silicide layer 12 is formed.

【0059】アニール処理によってシリサイド層12を
形成した後、金属膜10a1 上に、例えばAl−Si−
Cu合金からなる導体膜(図示せず)を堆積した後、そ
の導体膜および金属膜10a1 をフォトリソグラフィ技
術によってパターンニングして図1に示した配線10を
形成する。
After the silicide layer 12 is formed by the annealing treatment, for example, Al--Si-- is formed on the metal film 10a 1.
After depositing a conductor film (not shown) made of a Cu alloy, the conductor film and the metal film 10a 1 are patterned by a photolithography technique to form the wiring 10 shown in FIG.

【0060】その後、図示はしないが、配線10および
層間絶縁膜9上に、例えばプラズマCVD法等によって
SiO2 膜およびSi3 4 膜を堆積し、半導体基板1
上に表面保護膜を形成する。
Thereafter, although not shown, a SiO 2 film and a Si 3 N 4 film are deposited on the wiring 10 and the interlayer insulating film 9 by, for example, the plasma CVD method, and the semiconductor substrate 1
A surface protective film is formed on top.

【0061】このように本実施例1によれば、以下の効
果を得ることが可能となる。
As described above, according to the first embodiment, the following effects can be obtained.

【0062】(1).配線10を構成する下地金属膜10a
と、pMOS4を構成する半導体層5との接触部に、半
導体基板1に対してエピタキシャルとなるシリサイド層
12を設けたことにより、下地金属膜10aと半導体層
5との仕事関数差を小さくすることができるので、下地
金属膜10aと半導体層5との接触抵抗を低くすること
が可能となる。
(1). Base metal film 10a forming the wiring 10
And a silicide layer 12 that is epitaxial with respect to the semiconductor substrate 1 is provided in a contact portion between the semiconductor layer 5 and the semiconductor layer 5 that forms the pMOS 4, thereby reducing the work function difference between the base metal film 10a and the semiconductor layer 5. Therefore, the contact resistance between the underlying metal film 10a and the semiconductor layer 5 can be reduced.

【0063】(2).上記(1) により、p+ 形半導体層5b
の不純物濃度を従来よりも低くすることができるので、
pMOS4の短チャネル効果を抑制することができ、p
MOS4の微細化を促進させることが可能となる。した
がって、半導体集積回路装置の素子集積度の向上を図る
ことが可能となる。
(2). By the above (1), the p + type semiconductor layer 5b is formed.
Since the impurity concentration of can be made lower than before,
The short channel effect of pMOS4 can be suppressed, and p
It is possible to promote miniaturization of the MOS4. Therefore, it is possible to improve the degree of element integration of the semiconductor integrated circuit device.

【0064】(3).シリサイド層12をアニールによって
形成することにより、下地金属膜10aと半導体層5と
の接触部にPtSi膜を形成する従来技術の場合のよう
なPt膜を堆積する工程やPt膜を除去する工程が不要
となるので、その従来技術の場合よりも半導体集積回路
装置の製造工程を低減できる上、その工程の簡素化が可
能となる。
(3). A step of depositing a Pt film as in the prior art in which a PtSi film is formed at the contact portion between the base metal film 10a and the semiconductor layer 5 by forming the silicide layer 12 by annealing, Since the step of removing the Pt film is unnecessary, the number of manufacturing steps of the semiconductor integrated circuit device can be reduced as compared with the case of the related art, and the step can be simplified.

【0065】(4).下地金属膜10aを、例えば15at
m%以上、60atm%以下、理想的には、30atm
%のTiを含むTiWによって構成するとともに、アニ
ール温度を、例えば550℃〜750℃、理想的には6
00℃以上、700℃以下の範囲としてアニールするこ
とにより、例えば3nm程度の非常に薄く、かつ、半導
体基板1に対してエピタキシャルとなるシリサイド層1
2を形成することが可能となる。
(4). The base metal film 10a is, for example, 15 at
m% or more and 60 atm% or less, ideally 30 atm
% Ti, and the annealing temperature is, for example, 550 ° C. to 750 ° C., ideally 6
By annealing in the range of 00 ° C. or higher and 700 ° C. or lower, for example, the silicide layer 1 that is extremely thin and has a thickness of about 3 nm and is epitaxial with respect to the semiconductor substrate 1.
2 can be formed.

【0066】(5).上記(4) により、シリサイド層12を
形成する際の化学反応等に伴う体積変化による半導体基
板1や半導体層5への応力が小さくてすみ、その応力に
起因する接合リークの増加等も観測されず、pMOS4
において良好な電気的特性を得ることが可能となる。
(5) Due to the above (4), the stress to the semiconductor substrate 1 and the semiconductor layer 5 due to the volume change accompanying the chemical reaction when forming the silicide layer 12 is small, and the bonding caused by the stress is small. No increase in leakage was observed, and pMOS4
It is possible to obtain good electrical characteristics in.

【0067】[0067]

【実施例2】図6〜図10は本発明の他の実施例である
半導体集積回路装置の製造工程中における半導体基板の
要部断面図、図11は半導体集積回路装置の製造工程の
要部の工程図、図12は接続孔における配線とp+ 形半
導体層とのコンタクト抵抗のアニール温度依存性を示す
グラフ図、図13は接合リーク電流のアニール温度依存
性を示すグラフ図、図14(a)はショットキバリヤダ
イオードの順方向の電流電圧特性を示すグラフ図、図1
4(b)はショットキバリヤダイオードの逆方向の電流
電圧特性を示すグラフ図、図15はSEMによって観測
されたポストアニール後のシリサイド層の断面図、図1
6はTEMによって観測されたアニール後の下地金属膜
と半導体基板との界面の断面図、図17はシリサイド層
のX線回折スペクトルを示すグラフ図、図18(a)〜
(c)はシリサイド層のESCAスペクトルを示すグラ
フ図、図19は下地金属膜のシリサイデーションのモデ
ルを示す説明図である。
[Embodiment 2] FIGS. 6 to 10 are cross-sectional views of a main part of a semiconductor substrate during a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention. FIG. 11 is a main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device. FIG. 12 is a graph showing the annealing temperature dependence of the contact resistance between the wiring and the p + type semiconductor layer in the contact hole, FIG. 13 is a graph showing the annealing temperature dependence of the junction leakage current, and FIG. a) is a graph showing the forward current-voltage characteristics of the Schottky barrier diode, FIG.
4 (b) is a graph showing the reverse current-voltage characteristics of the Schottky barrier diode, FIG. 15 is a cross-sectional view of the silicide layer after post-annealing observed by SEM, and FIG.
6 is a cross-sectional view of the interface between the annealed base metal film and the semiconductor substrate observed by TEM, FIG. 17 is a graph showing an X-ray diffraction spectrum of the silicide layer, and FIG.
(C) is a graph showing the ESCA spectrum of the silicide layer, and FIG. 19 is an explanatory view showing a model of silicidation of the underlying metal film.

【0068】本実施例2の半導体集積回路装置の製造方
法は、例えば同一の半導体基板上にCMOS回路および
ショットキバリヤダイオード(Shyottoky Barrier Diod
e :以下、SBDと略す)を有する半導体集積回路装置
の製造方法である。以下、本実施例2の半導体集積回路
装置の製造方法を図6〜図11によって説明する。
The method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment includes, for example, a CMOS circuit and a Schottky barrier diode (Shyottoky Barrier Diode) on the same semiconductor substrate.
e: Hereinafter, it is a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device having SBD. Hereinafter, a method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.

【0069】図6に示す半導体基板1は、例えばp形の
Si単結晶からなる抵抗率10Ω・cmの(100)基
板である。
The semiconductor substrate 1 shown in FIG. 6 is a (100) substrate made of, for example, p-type Si single crystal and having a resistivity of 10 Ω · cm.

【0070】まず、このような半導体基板1に対して、
LOCOS法等によりフィールド絶縁膜2を形成した
後、pMOS形成領域PおよびSBD形成領域Sに、例
えばn形不純物であるリン(P)をイオン注入してnウ
ェル13nを形成する。なお、図6のNは、nMOS形
成領域を示している。
First, for such a semiconductor substrate 1,
After the field insulating film 2 is formed by the LOCOS method or the like, phosphorus (P), which is an n-type impurity, is ion-implanted into the pMOS formation region P and the SBD formation region S to form the n well 13n. Note that N in FIG. 6 indicates an nMOS formation region.

【0071】続いて、図7に示すように、nMOS形成
領域Nに、例えばp形不純物であるボロン(B)をイオ
ン注入してpウェル13pを形成する。
Then, as shown in FIG. 7, for example, boron (B) which is a p-type impurity is ion-implanted into the nMOS formation region N to form a p-well 13p.

【0072】その後、図8に示すように、ゲート電極7
を形成した後、pMOS形成領域Pには、例えばボロン
を、nMOS形成領域Nには、例えばリンをイオン注入
し、ソース、ドレインを構成するp+ 形半導体層5c,
5cおよびn+ 形半導体層5d,5dを形成する。
After that, as shown in FIG.
After the formation of the, in the pMOS forming region P, for example boron, into the nMOS forming region N, such as phosphorus is ion-implanted, source, p + -type semiconductor layer 5c constituting the drain,
5c and n + type semiconductor layers 5d and 5d are formed.

【0073】次いで、図9に示すように、半導体基板1
上に絶縁膜14を形成した後、その絶縁膜14にp+
導体層5c、n+ 半導体層5dおよびSBD形成領域S
におけるnウエル13nに達するそれぞれ接続孔11a
〜11cを開孔する。
Next, as shown in FIG. 9, the semiconductor substrate 1
After the insulating film 14 is formed on the insulating film 14, the p + semiconductor layer 5c, the n + semiconductor layer 5d and the SBD formation region S are formed on the insulating film 14.
Connection holes 11a reaching the n-well 13n in
Open ~ 11c.

【0074】続いて、半導体基板1上に、例えばTiW
からなる下地金属膜10aをデポした後、シリサイデー
ションする。これにより、前記実施例1と同様に、下地
金属膜10aと、p+ 形半導体層、n+ 形半導体層およ
びnウエル13nとの間に、図9には図示しないシリサ
イド層(化合物層)が形成される。シリサイデーション
については後述する。
Then, on the semiconductor substrate 1, for example, TiW
After depositing the underlying metal film 10a made of, it is silicidated. As a result, a silicide layer (compound layer) not shown in FIG. 9 is formed between the underlying metal film 10a and the p + type semiconductor layer, the n + type semiconductor layer and the n well 13n, as in the first embodiment. It is formed. The silicidation will be described later.

【0075】その後、図10に示すように、例えばAl
CuSi、TiWを順にデポし、例えばTiW/AlC
uSi/TiWからなる配線10を形成する。これによ
り、nMOS形成領域NにnチャネルMOS・FET1
5を形成し、pMOS形成領域PにpMOS4を形成
し、ショットキバリヤダイオード(SBD)形成領域S
にショットキバリヤダイオード(SBD)16を形成す
る。
Then, as shown in FIG. 10, for example, Al
CuSi and TiW are sequentially deposited, for example TiW / AlC
The wiring 10 made of uSi / TiW is formed. As a result, in the nMOS formation region N, the n-channel MOS • FET1
5, a pMOS 4 is formed in the pMOS formation region P, and a Schottky barrier diode (SBD) formation region S is formed.
Then, a Schottky barrier diode (SBD) 16 is formed.

【0076】図11に、例えば本実施例2のTiWシリ
サイデーションのプロセスフローを示す。
FIG. 11 shows a process flow of TiW silicidation of the second embodiment, for example.

【0077】接続孔11(図9,図10参照)をドライ
エッチング法等によって形成した後(工程101)、ウ
エットの前処理を行ない(工程102)、その後、例え
ばTiWをスパッタリング法により半導体基板1上に形
成する(工程103)。
After the connection hole 11 (see FIGS. 9 and 10) is formed by a dry etching method or the like (step 101), a wet pretreatment is performed (step 102), and then, for example, TiW is sputtered on the semiconductor substrate 1. Form on top (step 103).

【0078】スパッタは、例えば通常のDCスパッタ装
置(図示せず)を用い、ターゲットには、例えば10w
t%Ti−Wターゲットを用いた。その後、一般的な横
型炉体(図示せず)を用い、例えばN2 雰囲気で、50
0〜800℃で30分間アニールした(工程104)。
For sputtering, for example, an ordinary DC sputtering device (not shown) is used, and the target is, for example, 10 w.
A t% Ti-W target was used. Then, using a general horizontal furnace body (not shown), for example, in an N 2 atmosphere, 50
Annealing was performed at 0 to 800 ° C. for 30 minutes (step 104).

【0079】最後に、例えばAlCuSi、TiWを、
例えばスパッタリング法で順に形成し、配線10を形成
した(工程105,106)。
Finally, for example, AlCuSi and TiW are
For example, the wiring 10 was formed in order by a sputtering method to form the wiring 10 (steps 105 and 106).

【0080】次に、このようにして形成された半導体集
積回路装置の評価項目と評価方法について説明する。
Next, the evaluation items and the evaluation method of the semiconductor integrated circuit device thus formed will be described.

【0081】電気特性は、コンタクト抵抗、接合リーク
電流およびSBD特性を測定した。
As the electric characteristics, contact resistance, junction leak current and SBD characteristics were measured.

【0082】コンタクト抵抗は、例えばケルビン法を用
いて0.6μm×0.6μm程度のコンタクトホールを測定
した。接合リーク電流は、例えば35, 000μm2
大面積p/n接合を用い、逆方向電流を測定した。SB
D特性は、例えば面積600μm2 のSBDを作製し、
順方向特性と逆方向特性を測定した。
For the contact resistance, a contact hole of about 0.6 μm × 0.6 μm was measured by using, for example, the Kelvin method. For the junction leakage current, a reverse current was measured using a large-area p / n junction of, for example, 35,000 μm 2 . SB
For the D characteristic, for example, an SBD having an area of 600 μm 2 is manufactured,
The forward and backward characteristics were measured.

【0083】シリサイデーションの物理的現象を明らか
にするため、シリサイド層の断面を走査型電子顕微鏡
(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)によって観察
した。
In order to clarify the physical phenomenon of silicidation, the cross section of the silicide layer was observed with a scanning electron microscope (SEM) and a transmission electron microscope (TEM).

【0084】また、TiW/Si界面に関しては、X線
光電子分光法(ESCA)、X線回折(XRD)による
分析を行った。
The TiW / Si interface was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA) and X-ray diffraction (XRD).

【0085】次に、その評価による半導体集積回路装置
の電気的特性について説明する。
Next, the electrical characteristics of the semiconductor integrated circuit device based on the evaluation will be described.

【0086】コンタクト抵抗のアニール温度依存性を図
12に示す。p+ 形半導体層(p+Si)に対するコン
タクト抵抗は、アニール無しでは約600Ωと高いのに
対し、アニール温度を高くするにつれて抵抗は低くな
り、例えば650℃以上では100Ω以下の値が得られ
る。なお、n+ 形半導体層(n+ Si)に対するコンタ
クト抵抗はアニール無しでも約50Ωと十分低く、アニ
ールしてもほとんど変化は見られない。
FIG. 12 shows the dependency of the contact resistance on the annealing temperature. contact resistance to the p + -type semiconductor layer (p + Si), compared to about 600Ω and high without annealing, the resistance is low as a higher annealing temperature, the following values 100Ω is obtained, for example, 650 ° C. or higher. The contact resistance to the n + -type semiconductor layer (n + Si) is about 50Ω and sufficiently low even without annealing, little change was observed even when annealed.

【0087】接合リーク電流のアニール温度依存性を図
13に示す。リーク電流は、n+ /p接合、p+ /n接
合のいずれの場合にも、700℃程度まではアニール無
しの場合と同等で小さいが、750℃以上のアニールで
急激な増加が見られる。
FIG. 13 shows the annealing temperature dependence of the junction leakage current. The leakage current is as small as up to about 700 ° C. in both cases of the n + / p junction and the p + / n junction without annealing, but it shows a sharp increase after annealing at 750 ° C. or higher.

【0088】以上の結果より、コンタクト抵抗が十分低
く、かつ、接合リーク電流が増加しない650℃程度の
アニールを標準条件とし、以下この条件で作製したサン
プルに対し、測定を行った。
From the above results, the annealing was performed at about 650 ° C. under which the contact resistance was sufficiently low and the junction leakage current did not increase, and the samples prepared under these conditions were measured.

【0089】その場合のSBD特性の測定結果の例を図
14(a),(b)に示す。図14(a)には順方向特
性、図14(b)には逆方向特性の結果を示す。SBD
の順方向電流は、熱電子放出理論によれば、次式のよう
に表される(S. M. Sze,Physics of Semiconducto
r Devices, 2nd ed. (Wiley, New York,198
1))。
An example of the measurement result of the SBD characteristic in that case is shown in FIGS. FIG. 14A shows the result of the forward characteristic, and FIG. 14B shows the result of the backward characteristic. SBD
According to the thermionic emission theory, the forward current of is expressed by the following equation (SM Sze, Physics of Semiconducto).
r Devices, 2nd ed. (Wiley, New York, 198
1)).

【0090】 J=Js[exp(qV/nkT)−1] Js=A* T2 exp(−qφB/kT) ここで、qは素電荷、kはボルツマン(Boltzmann)定
数、Tは絶対温度、A* は有効リチャードソン(Richa
rdson)定数、φBはバリアハイトである。nは理想値か
らの補正係数であり、理想的にはn=1である。
J = Js [exp (qV / nkT) -1] Js = A * T2 exp (-qφB / kT) where q is elementary charge, k is Boltzmann constant, T is absolute temperature, A * Is valid Richardson (Richa
rdson) constant, φB is the barrier height. n is a correction coefficient from an ideal value, and ideally n = 1.

【0091】図14(a)より、例えばφB=0.61e
V、n=1.03が得られた。φB=0.61eVは、Ti
Si2 のφB=0.60eVとWSi2 のφB=0.65e
Vの間の値である(S. M. Sze, Physics of Semic
onductor Devices, 2nd ed.(Wiley, New York,1
981))。また、n=1.03は理想値に近く、良好な
SBD特性であることが判る。
From FIG. 14A, for example, φB = 0.61e
V, n = 1.03 was obtained. φB = 0.61 eV is Ti
ΦB of Si 2 = 0.60 eV and φB of WSi 2 = 0.65 e
It is a value between V (SM Sze, Physics of Semic
onductor Devices, 2nd ed. (Wiley, New York, 1
981)). Further, it can be seen that n = 1.03 is close to the ideal value and has a good SBD characteristic.

【0092】次に、例えば700〜800℃でアニール
した接続孔部の断面SEM写真を図15に示す。半導体
基板の断面を研磨した後、例えばHF:HNO3 :CH
3 COOH混合液に浸漬して拡散層(n+ 半導体層)を
エッチングし、観察した。
Next, FIG. 15 shows a cross-sectional SEM photograph of the connection hole portion annealed at 700 to 800 ° C., for example. After polishing the cross section of the semiconductor substrate, for example, HF: HNO 3 : CH
The diffusion layer (n + semiconductor layer) was etched by immersing it in a 3 COOH mixed solution and observed.

【0093】例えば800℃ではシリサイド層が、拡散
層の厚さ以上に成長し、そのため接合リーク電流が増加
したことが判る。一方、例えば750℃以下では、明確
なシリサイド層の形成は観察されない。
At 800 ° C., for example, it can be seen that the silicide layer grows beyond the thickness of the diffusion layer, which increases the junction leakage current. On the other hand, for example, at 750 ° C. or lower, no clear formation of the silicide layer is observed.

【0094】また、例えば650℃、30分のアニール
を施した時のTiW/Si界面の断面TEM写真を図1
6に示す。半導体基板1とTiWからなる下地金属膜1
0aとの間に厚さ約4〜5nmのシリサイド層12がエ
ピタキシャルに形成されており、その格子面間隔は約0.
39nmである。
Further, for example, a cross-sectional TEM photograph of the TiW / Si interface when annealed at 650 ° C. for 30 minutes is shown in FIG.
6 shows. Base metal film 1 composed of semiconductor substrate 1 and TiW
0a, a silicide layer 12 having a thickness of about 4 to 5 nm is formed epitaxially, and the lattice spacing is about 0.
It is 39 nm.

【0095】これは、WSi2 (002)の0.391n
m(F. d' Heurle,et al., J.Appl.Phys., Vol.
51, p. 5976(1980)、S.Murarka,et a
l.,J. Appl.Phys., Vol. 52, p. 7450(1
981))もしくはTi3 2Si10(100)の0.3
99nm(F. Nova,et al., J. Appl.Phys., Vo
l.54,p. 2434(1983)、J. M. Harris,et
al., J. Electrochem.Soc.,Vol. 123, p. 12
0(1976))に近い。
This is 0.391n of WSi 2 (002).
m (F. d'Heurle, et al., J. Appl. Phys., Vol.
51, p. 5976 (1980), S. Murarka, et a.
l., J. Appl. Phys., Vol. 52, p. 7450 (1
981)) or 0.3 of Ti 3 W 2 Si 10 (100)
99 nm (F. Nova, et al., J. Appl. Phys., Vo
l.54, p. 2434 (1983), J. M. Harris, et.
al., J. Electrochem. Soc., Vol. 123, p. 12
0 (1976)).

【0096】次に、シリサイド層のXRDスペクトルを
図17に示す。例えばTiWシリサイデーション後、例
えばH2 2 で表面のTiWを除去し、Cu kαを用
いて測定した。
Next, FIG. 17 shows the XRD spectrum of the silicide layer. For example, after TiW silicidation, TiW on the surface was removed with, for example, H 2 O 2 , and measurement was performed using Cu kα.

【0097】例えば650℃ではシリサイデーションに
起因する明確なピークは観察されないが、例えば700
℃で2θ=22°に(Ti1-X X ) Si2 の僅かなピ
ークが観察される。さらに、例えば750℃以上では
(Ti1-X X )Si2 、WSi2 の強いピークが観察
され、厚い(Ti1-X X )Si2 とWSi2 の混晶が
形成されていることが判る。
At 650 ° C., for example, a clear peak due to silicidation is not observed, but at 700 ° C., for example.
A slight peak of (Ti 1-X W X ) Si 2 is observed at 2θ = 22 ° in ° C. Furthermore, for example, at 750 ° C. or higher intense peak (Ti 1-X W X) Si 2, WSi 2 was observed, a thick (Ti 1-X W X) that a mixed crystal of Si 2 and WSi 2 are formed I understand.

【0098】次に、例えばH2 2 でTiWを除去した
後の半導体基板表面のESCAスペクトルを図18
(a)〜(c)に示す。例えば500℃〜750℃まで
のアニール温度に対して、例えばSi(2p)、Ti
(2p)、W(4f)のスペクトルの変化を示してい
る。
Next, the ESCA spectrum of the surface of the semiconductor substrate after removing TiW with, for example, H 2 O 2 is shown in FIG.
It shows in (a)-(c). For example, for an annealing temperature of 500 ° C. to 750 ° C., for example, Si (2p), Ti
The change of the spectrum of (2p) and W (4f) is shown.

【0099】まず、図18(a)のSi(2p)のスペ
クトルに注目すると、Si(metal)ピークとSi
(oxide)ピークとの結合エネルギー差(化学シフ
ト)が、例えば550℃以下では4. 40eVであるの
に対し、例えば600℃以上では4.24eVと、0.16
eV小さくなっている。この結果は、例えば600℃以
上でシリサイドが生じたことを示している。
First, paying attention to the spectrum of Si (2p) in FIG. 18A, the Si (metal) peak and the Si (metal) peak
For example, the binding energy difference (chemical shift) from the (oxide) peak is 4.40 eV at 550 ° C. or lower, whereas it is 4.24 eV at 600 ° C. or higher, and 0.16.
eV is getting smaller. This result shows that, for example, silicide was generated at 600 ° C. or higher.

【0100】また、図18(b), (c)のTi(2p)
とW(4f)のスペクトルについては、例えば550℃
まではいずれもoxideのピークだけが観察されるの
に対し、例えば600℃以上ではmetalとoxid
eのピークが観察される。これは、例えば600℃以上
でTiとWのシリサイド層ができていることを示唆して
いる。なお、oxideのピークが観察されたのは、空
気中での酸化の他に、H2 2 でTiWを除去したため
に酸化されたためである。
In addition, Ti (2p) in FIGS.
And W (4f) spectrum, for example, 550 ° C
Until now, only the peak of oxide is observed, but at 600 ° C or higher, for example, metal and oxide are observed.
The peak of e is observed. This suggests that a silicide layer of Ti and W is formed at 600 ° C. or higher, for example. The oxide peak was observed not only because it was oxidized in air but also because it was oxidized by removing TiW with H 2 O 2 .

【0101】次に、例えばTiWシリサイデーションの
モデルを図19に示す。半導体基板1にTiWからなる
下地金属膜10aを形成した後、例えば600℃以上の
温度でアニールすることにより、下地金属膜10aと半
導体基板1との間にシリサイド層12が形成される。
Next, FIG. 19 shows a model of TiW silicidation, for example. After the base metal film 10a made of TiW is formed on the semiconductor substrate 1, the silicide layer 12 is formed between the base metal film 10a and the semiconductor substrate 1 by annealing, for example, at a temperature of 600 ° C. or higher.

【0102】TEM、ESCAの結果より、例えば60
0〜700℃の範囲ではTi、W、Siの3元合金(T
1-X X )Si2 がエピタキシャルに形成されている
ことが判った。このシリサイド層12の形成により、コ
ンタクト抵抗は低減される。
From the results of TEM and ESCA, for example, 60
In the range of 0 to 700 ° C, a ternary alloy of Ti, W and Si (T
It was found that i 1-X W X ) Si 2 was formed epitaxially. The formation of the silicide layer 12 reduces the contact resistance.

【0103】S. E. Babcockらは、500〜900℃
のアニールでは、TiリッチのTiWの場合にはTiW
/Si界面に25nmのTiSi2 が形成されるが、W
リッチのTiWの場合には750℃以上で厚い(Ti
1-X X )Si2 またはWSi2 のみが形成されること
を報告している(S. E. Babcock,et al.,J. Appl.
Phys., Vol. 53, p. 6898(1982)、S.
E. Babcock,et al.,J. Appl.Phys., Vol. 59,
p. 1599(1986))。
S. E. Babcock et al., 500-900 ° C.
In the case of annealing, when Ti-rich TiW is used, TiW
25nm TiSi 2 is formed at the Si / Si interface.
In the case of rich TiW, it is thick at 750 ° C or higher (Ti
It has been reported that only 1-X W X ) Si 2 or WSi 2 is formed (SE Babcock, et al., J. Appl.
Phys., Vol. 53, p. 6898 (1982), S.
E. Babcock, et al., J. Appl. Phys., Vol. 59,
p. 1599 (1986)).

【0104】これは、彼らの分析手段がXRDとRBS
であったため、4nm程度の非常に薄い(Ti
1-X X )Si2 シリサイド層を観察できなかったため
と考える。なお、大西らは、TiWのランプアニール
(RTA)により、TiW/Si界面にTiSi2 が形
成されることを報告している(大西茂夫,他,ECS日
本支部第2回シンポジウム《ULSIにおけるAl配線
技術に関する諸問題》p. 50(1989))。
This is because their analysis method is XRD and RBS.
Therefore, it is very thin (about 4 nm) (Ti
This is probably because the 1-X W X ) Si 2 silicide layer could not be observed. Onishi et al. Reported that TiSi 2 was formed at the TiW / Si interface by TiW lamp annealing (RTA) (Shigeo Onishi, et al., 2nd symposium of ECS Japan Chapter, “Al wiring in ULSI”). Problems concerning Technology >> p. 50 (1989)).

【0105】さらに、750℃以上のアニールでは、シ
リサイド層は多結晶の(Ti1-X Wx ) Si2 とWSi
2 の混晶となり、急激に厚膜化する。そして、この厚い
シリサイド層17が拡散層を突き抜けて、接合リーク電
流の増加を生じる。
Further, in annealing at 750 ° C. or higher, the silicide layer is made of polycrystalline (Ti 1-X Wx) Si 2 and WSi.
It becomes a mixed crystal of 2 and the film thickens rapidly. Then, this thick silicide layer 17 penetrates through the diffusion layer, causing an increase in junction leak current.

【0106】TiW/SiとW/Siとのアニールによ
るシリサイデーションの差異を既に報告している(M.
Suzuki,et al., 1991 SSDM p. 213(1
991))が、上述したように、TiW/Siにおいて
は(Ti1-x x )Si2 のエピタキシャル層が形成さ
れるの対し、W/Siではエピ成長せず、多結晶WSi
2 が形成されるため、低い温度で接合リークが発生し、
プロセスウインドウが狭くなる。すなわち、TiWシリ
サイデーションは、Wに比べて、微細なULSIに適し
たプロセスである。
A difference in silicidation due to annealing of TiW / Si and W / Si has already been reported (M.
Suzuki, et al., 1991 SSDM p. 213 (1
991)), as described above, an epitaxial layer of (Ti 1-x W x ) Si 2 is formed in TiW / Si, whereas epitaxial growth does not occur in W / Si, and polycrystalline WSi
Since 2 is formed, a junction leak occurs at a low temperature,
The process window becomes narrow. That is, TiW silicidation is a process suitable for fine ULSI as compared with W.

【0107】このように本実施例2によれば、半導体基
板1上に堆積されたTiWのシリサイデーションによ
り、低いコンタクト抵抗と良好なSBD特性を同時に得
ることが可能となる。
As described above, according to the second embodiment, the silicidation of TiW deposited on the semiconductor substrate 1 makes it possible to simultaneously obtain a low contact resistance and a good SBD characteristic.

【0108】この結果、例えば0.6μmの接続孔11b
において、p+ 形半導体層5cに対しても、例えば10
0Ω以下の低いコンタクト抵抗とすることが可能とな
る。また、例えばバリアハイトφB=0.61eVのSB
Dを得ることが可能となる。
As a result, for example, the connection hole 11b of 0.6 μm is formed.
In the case of p + type semiconductor layer 5c,
It is possible to obtain a contact resistance as low as 0Ω or less. Also, for example, SB with barrier height φB = 0.61 eV
It becomes possible to obtain D.

【0109】特に、TiWのシリサイデーションの際
に、例えば600〜700℃のアニールによりTiW/
Si界面に3元合金(Ti1-X X )Si2 がエピタキ
シャルに形成され、これにより、コンタクト抵抗を低減
することができ、かつ、良好なSBD特性を得ることが
可能となる。
Particularly, during the TiW silicidation, for example, by annealing at 600 to 700 ° C., TiW /
The ternary alloy (Ti 1-X W X ) Si 2 is epitaxially formed at the Si interface, which makes it possible to reduce the contact resistance and obtain good SBD characteristics.

【0110】また、シリサイド層12をアニールによっ
て形成することにより、前記実施例1と同様、下地金属
膜10aと半導体層との接触部にPtSi膜を形成する
従来技術の場合のようなPt膜を堆積する工程やPt膜
を除去する工程が不要となるので、その従来技術の場合
よりも半導体集積回路装置の製造工程を低減できる上、
その工程の簡素化が可能となる。
Further, by forming the silicide layer 12 by annealing, a Pt film as in the case of the prior art in which the PtSi film is formed at the contact portion between the base metal film 10a and the semiconductor layer is formed as in the first embodiment. Since the step of depositing and the step of removing the Pt film are unnecessary, the number of manufacturing steps of the semiconductor integrated circuit device can be reduced as compared with the case of the conventional technique.
The process can be simplified.

【0111】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
1,2に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-mentioned Embodiments 1 and 2, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.

【0112】例えば前記実施例1,2においては、配線
を、TiWからなる下地金属膜上にAl等からなる導体
膜を積層して構成した場合について説明したが、これに
限定されるものではなく、例えば下地金属膜としてTi
Mo,TiTa,ZrW,ZrMo,ZrTa,Hf
W,HfMo,HfTaを用いてもよい。これは、IV
a族のTi,Zr,Hfは金属/Si界面のSiO2
還元できるので界面反応を均一に起こす働きをし、T
a,W,MoはIVa族金属に比べシリサイド化のの速
度が遅く、薄いシリサイド層しか形成しない。そして、
シリサイド層は薄いため格子歪が大きくてもSi上に安
定に存在できるためである。
For example, in the first and second embodiments, the case where the wiring is formed by laminating the conductor film made of Al or the like on the base metal film made of TiW has been described. However, the present invention is not limited to this. , For example, Ti as a base metal film
Mo, TiTa, ZrW, ZrMo, ZrTa, Hf
You may use W, HfMo, and HfTa. This is IV
Since Ti, Zr, and Hf of the a group can reduce SiO 2 at the metal / Si interface, they function to cause the interfacial reaction uniformly, and T
The a, W, and Mo have a slower rate of silicidation than the group IVa metal and form only a thin silicide layer. And
This is because the silicide layer is thin and can exist stably on Si even if the lattice strain is large.

【0113】また、例えば配線を、下地金属膜上にW膜
を積層して構成しても良い。これらの場合は、配線をパ
ターンニングした後に、シリサイド層を形成するための
アニールを行うようにしても良い。
Further, for example, the wiring may be formed by laminating a W film on the base metal film. In these cases, after patterning the wiring, annealing for forming a silicide layer may be performed.

【0114】また、前記実施例1,2においては、シリ
サイド層を形成するためのアニールを炉体内で行う場合
について説明したが、これに限定されるものでなく、例
えばランプラニール法を用いても良い。ランプアニール
に際しては、処理室内の雰囲気を、例えば窒素雰囲気ま
たはアンモニア雰囲気とする。
In the first and second embodiments, the case where the annealing for forming the silicide layer is performed in the furnace has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the lamp ranier method is used. Is also good. At the time of lamp annealing, the atmosphere in the processing chamber is, for example, a nitrogen atmosphere or an ammonia atmosphere.

【0115】ランプアニールを用いた場合、アニール処
理時間を1分間程度に短縮することが可能となる。ま
た、この場合は、例えば750℃でアニールしても薄い
シリサイド層が形成され、接合リークの増加は観測され
なかった。
When lamp annealing is used, the annealing time can be shortened to about 1 minute. In this case, a thin silicide layer was formed even if annealing was performed at, for example, 750 ° C., and no increase in junction leak was observed.

【0116】ランプアニールに際して、窒素雰囲気とし
た場合は、TiW等からなる下地金属膜の表面に酸化T
iが析出するため、アニールを行わなかった場合に比べ
て配線抵抗を低減することができた。
When a nitrogen atmosphere was used for the lamp anneal, oxidation T was formed on the surface of the underlying metal film made of TiW or the like.
Since i is deposited, the wiring resistance can be reduced as compared with the case where no annealing is performed.

【0117】また、ランプアニールに際して、アンモニ
ア雰囲気とした場合は、TiW等からなる下地金属膜の
表面にTiNや窒化タングステン等が形成され、窒素雰
囲気中でアニールした場合よりもAlからなる導体膜と
の反応性を低くすることができ、配線抵抗を低減でき
た。
When lamp annealing is performed in an ammonia atmosphere, TiN, tungsten nitride, or the like is formed on the surface of the underlying metal film made of TiW or the like, and a conductor film made of Al is formed as compared with the case of annealing in a nitrogen atmosphere. It was possible to lower the reactivity and to reduce the wiring resistance.

【0118】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるCMO
S回路によって構成された半導体集積回路装置に適用し
た場合について説明したが、これに限定されず種々適用
可能であり、例えばバイポーラトランジスタによって構
成された半導体集積回路装置やBiC−MOS(Bipola
r CMOS)によって構成された半導体集積回路装置等、他
の半導体集積回路装置に適用することも可能である。
In the above description, the CMO, which is the field of application of the invention mainly made by the present inventor, was the background.
The case where the present invention is applied to the semiconductor integrated circuit device configured by the S circuit has been described, but the present invention is not limited to this and various applications are possible. For example, a semiconductor integrated circuit device configured by a bipolar transistor or BiC-MOS (Bipola).
It can also be applied to other semiconductor integrated circuit devices such as a semiconductor integrated circuit device configured by r CMOS).

【0119】[0119]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0120】(1).すなわち、請求項1記載の発明によれ
ば、例えば配線を構成する下地金属膜と、半導体基板の
p形半導体層との仕事関数差を小さくすることができる
ので、配線とp形半導体層との接触抵抗を低くすること
が可能となる。このため、例えばpMOSのソース・ド
レイン領域を構成するp形半導体層の不純物濃度を低く
することができるので、pMOSの短チャネル効果を抑
制でき、pMOSの微細化を促進させることが可能とな
る。したがって、半導体集積回路装置の素子集積度を向
上させることが可能となる。
(1). That is, according to the invention described in claim 1, for example, the work function difference between the underlying metal film forming the wiring and the p-type semiconductor layer of the semiconductor substrate can be reduced, so that the wiring can be reduced. The contact resistance between the p-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer can be reduced. Therefore, for example, the impurity concentration of the p-type semiconductor layer forming the source / drain region of the pMOS can be reduced, so that the short channel effect of the pMOS can be suppressed and the miniaturization of the pMOS can be promoted. Therefore, the degree of element integration of the semiconductor integrated circuit device can be improved.

【0121】(2).請求項4記載の発明によれば、例えば
前記したPt膜を堆積する工程やPt膜を除去する工程
等が必要なくなるので、半導体集積回路装置の製造工程
数を低減できる上、その工程の簡略化が可能となる。す
なわち、半導体集積回路装置の製造工程の増大や複雑化
を招くことなく、配線と半導体基板との接触抵抗を低く
することが可能となる。
(2) According to the invention described in claim 4, for example, the step of depositing the Pt film, the step of removing the Pt film, and the like are not necessary, so that the number of manufacturing steps of the semiconductor integrated circuit device can be reduced. In addition, the process can be simplified. That is, it is possible to reduce the contact resistance between the wiring and the semiconductor substrate without increasing or complicating the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は本発明の一実施例である半導体集積回路
装置の要部断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an essential part of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の半導体集積回路装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of essential parts in a manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of FIG.

【図3】図1の半導体集積回路装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。
3 is a cross-sectional view of essential parts in a manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of FIG.

【図4】図1の半導体集積回路装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。
4 is a cross-sectional view of essential parts in a manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of FIG.

【図5】配線−半導体基板間の接触抵抗とアニール温度
との関係を示すグラフ図である。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a contact resistance between wiring and a semiconductor substrate and an annealing temperature.

【図6】本発明の他の実施例である半導体集積回路装置
の製造工程中における半導体基板の要部断面図である。
FIG. 6 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate during a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is another embodiment of the present invention.

【図7】図6に続く半導体集積回路装置の製造工程中に
おける半導体基板の要部断面図である。
7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate during a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device, following FIG. 6;

【図8】図7に続く半導体集積回路装置の製造工程中に
おける半導体基板の要部断面図である。
8 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate during a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device, following FIG. 7;

【図9】図8に続く半導体集積回路装置の製造工程中に
おける半導体基板の要部断面図である。
9 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate during a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device, following FIG. 8;

【図10】図9に続く半導体集積回路装置の製造工程中
における半導体基板の要部断面図である。
10 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate during a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device, following FIG. 9;

【図11】半導体集積回路装置の製造工程の要部の工程
図である。
FIG. 11 is a process drawing of a main part of a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device.

【図12】接続孔における配線とp+ 形半導体層とのコ
ンタクト抵抗のアニール温度依存性を示すグラフ図であ
る。
FIG. 12 is a graph showing the annealing temperature dependence of the contact resistance between the wiring and the p + type semiconductor layer in the connection hole.

【図13】接合リーク電流のアニール温度依存性を示す
グラフ図である。
FIG. 13 is a graph showing the annealing temperature dependence of junction leakage current.

【図14】(a)は、ショットキバリヤダイオードの順
方向の電流電圧特性を示すグラフ図、(b)はショット
キバリヤダイオードの逆方向の電流電圧特性を示すグラ
フ図である。
FIG. 14A is a graph showing a forward current-voltage characteristic of the Schottky barrier diode, and FIG. 14B is a graph showing a reverse current-voltage characteristic of the Schottky barrier diode.

【図15】SEMによって観測されたアニール後のシリ
サイド層の断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view of a silicide layer after annealing observed by SEM.

【図16】TEMによって観測されたアニール後の下地
金属膜と半導体基板との界面の断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view of an interface between a base metal film after annealing and a semiconductor substrate observed by TEM.

【図17】シリサイド層のX線回折スペクトルを示すグ
ラフ図である。
FIG. 17 is a graph showing an X-ray diffraction spectrum of a silicide layer.

【図18】(a)〜(c)は、シリサイド層のESCA
スペクトルを示すグラフ図である。
18A to 18C are ESCA of a silicide layer.
It is a graph which shows a spectrum.

【図19】下地金属膜のシリサイデーションのモデルを
示す説明図である。
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a silicidation model of a base metal film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 フィールド絶縁膜 3 チャネルストッパ層 4 pチャネルMOS・FET 5 半導体層 5a p形半導体層 5b p+ 形半導体層 5c p+ 形半導体層 5d n+ 形半導体層 6 ゲート絶縁膜 7 ゲート電極 7a 導体膜 7b 導体膜 8 スペーサ 9 層間絶縁膜 10 配線 10a 下地金属膜 10a1 金属膜 10b 導体膜 11 接続孔 11a 接続孔 11b 接続孔 11c 接続孔 12 シリサイド層(化合物層) 13n nウエル 13p pウエル 14 絶縁膜 15 nチャネルMOS・FET 16 ショットキバリヤダイオード 17 シリサイド層 P pMOS形成領域 N nMOS形成領域 S ショットキバリヤダイオード形成領域1 semiconductor substrate 2 field insulating film 3 channel stopper layer 4 p channel MOS • FET 5 semiconductor layer 5a p-type semiconductor layer 5b p + type semiconductor layer 5c p + type semiconductor layer 5d n + type semiconductor layer 6 gate insulating film 7 gate electrode 7a conductor film 7b conductor film 8 spacer 9 interlayer insulating film 10 wiring 10a underlying metal film 10a 1 metal film 10b conductor film 11 connection hole 11a connection hole 11b connection hole 11c connection hole 12 silicide layer (compound layer) 13n n well 13p p well 14 Insulating Film 15 n-Channel MOS • FET 16 Schottky Barrier Diode 17 Silicide Layer P pMOS Forming Area N nMOS Forming Area S Schottky Barrier Diode Forming Area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/46 R 9055−4M 21/336 29/784 (72)発明者 岡 保志 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立マイコンシステム内 (72)発明者 吉田 安子 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所武蔵工場内 (72)発明者 春田 亮 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所武蔵工場内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical indication location H01L 29/46 R 9055-4M 21/336 29/784 (72) Inventor Yasushi Oka Kodaira, Tokyo 5-22-1 Jousuihonmachi, Hitachi Microcomputer System Co., Ltd. (72) Inventor Yasuko Yoshida 5-20-1 Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Hitachi Ltd. Musashi Factory (72) Inventor Haruta Ryo 5-20-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Inside the Musashi Factory, Hitachi Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上の絶縁膜上に下地金属膜と
導体膜とを下層から順に積層してなる配線を設けるとと
もに、前記下地金属膜と前記半導体基板との接触部に、
下地金属膜および半導体基板の各々の構成原子が化合さ
れてなり、かつ、前記半導体基板に対してエピタキシャ
ルである化合物層を設けたことを特徴とする半導体集積
回路装置。
1. A wiring is formed by laminating a base metal film and a conductor film in order from the lower layer on an insulating film on a semiconductor substrate, and at the contact portion between the base metal film and the semiconductor substrate,
A semiconductor integrated circuit device, comprising a compound layer formed by combining respective constituent atoms of a base metal film and a semiconductor substrate and being epitaxial with respect to the semiconductor substrate.
【請求項2】 前記下地金属膜が、チタンタングステン
であることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路
装置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the underlying metal film is titanium tungsten.
【請求項3】 前記接触部を、MIS・FETのソース
・ドレイン形成用の半導体層またはショットキバリヤダ
イオードのショットキ接触形成用の半導体層に形成した
ことを特徴とする請求項1または2記載の半導体集積回
路装置。
3. The semiconductor according to claim 1, wherein the contact portion is formed in a semiconductor layer for forming a source / drain of a MIS • FET or a semiconductor layer for forming a Schottky contact of a Schottky barrier diode. Integrated circuit device.
【請求項4】 半導体基板上の絶縁膜に半導体基板に達
する接続孔を形成する工程と、前記接続孔の形成された
絶縁膜上に配線形成用の下地金属膜を堆積する工程と、
前記半導体基板に対してアニールを施し、前記下地金属
膜と前記半導体基板との接触部において下地金属膜と半
導体基板との各々の構成原子を化合させ、半導体基板に
対してエピタキシャルとなる化合物層を形成し、前記下
地金属膜と半導体基板とを電気的に接続する工程とを有
することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
4. A step of forming a connection hole reaching the semiconductor substrate in an insulating film on the semiconductor substrate, and a step of depositing a base metal film for forming wiring on the insulating film in which the connection hole is formed.
Annealing is performed on the semiconductor substrate, and the constituent atoms of the base metal film and the semiconductor substrate are combined at the contact portion between the base metal film and the semiconductor substrate to form a compound layer that becomes epitaxial with respect to the semiconductor substrate. And a step of electrically connecting the base metal film and the semiconductor substrate to each other, the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項5】 前記下地金属膜と半導体基板との接続と
同時に、前記化合物層と半導体基板との接触部にショッ
トキ接触部を形成することを特徴とする請求項4記載の
半導体集積回路装置の製造方法。
5. The semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein a Schottky contact portion is formed at a contact portion between the compound layer and the semiconductor substrate at the same time when the base metal film and the semiconductor substrate are connected. Production method.
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